一体化净水设备自控系统详解
一、自控系统设计说明
1、概述
检测仪表根据本工程水处理工艺流程和计算机测控管理系统的要求配置。仪表的选型应满足被测对象的性质和环境条件、测量范围及精度、防护等级等要求。
2、仪表配置
本次工程为新建工程，在工艺处理基础上需配置用于测量工艺控制仪表，具体如下所示：
2.1一级泵房
调节池配置液位传感器，超声波无接触测量方式， AC220V供电电源，四线制，量程：0-8M，4-20MA变送输出，仪表含有RS485 通讯接口，支持MODBUS RTU 通讯协议，信号传输至一级泵房PLC系统，并与水厂进水控制井电动阀门联动控制；该信号由一级泵房PLC传输中控室。
工作泵与备用泵交替运行。变频控制水泵流量及扬程，加压水泵出口压力在线显示，出水流量仪表在线显示，集水坑潜污泵通过液位计自动控制启停，高水位报警，必须具备 RS485 MODBUS RTU 通讯协议。
水厂进水控制井设电动阀1台。
2.1净水车间：
一体化净水设备液位、反洗水箱液位、流量、进水流量，进水PH，进水浊度，出水流量，出水PH，出水浊度，出水余氯，变频器通讯模块，用于PLC采集变频运行状态信息。
触摸屏，用于监视现场设备的运行数据，以及水厂清水池液位等相关数据。
PLC控制系统 1 套；
加药间加药需要自动化控制，投药量能够通过设定值与采集的进水口流量进行PID自动调节，消毒采用电解法次氯酸钠发生器，消毒间设置有害气体报警传感器及警号，消毒间排风系统能够自动和现场手动运行。
设备运行信号通过总线通讯方式与后台控制系统对接。
2.2二级提升泵房：
变频控制水泵流量及扬程。加压泵出口压力、集污坑液位、在线式浊度、在线式余氯、出口流量，其中浊度、余氯、流量仪表必须具备 RS485 MODBUS RTU 通讯协议（出口流量在线流量计在二级泵房外出水检测井内）。
在线监测浊度，流通式，带自动吹扫功能，AC220V供电电源，四线制，量程：0-100NTU，4-20MA变送输出，仪表含有RS485 通讯接口，支持MODBUS RTU 通讯协议，信号传输至二级泵房PLC系统；该信号由二级泵房PLC传输中控室。
余氯检测传感器，流通式，包括PH值检测和温度检测。AC220V供电电源，四线制，量程：0-20.00Mg/L，PH:0-144-20MA变送输出，仪表含有RS485 通讯接口，支持MODBUS RTU 通讯协议，信号传输至二级泵房PLC系统，该信号由二级泵房PLC传输中控室。
2.3清水池：
配置液位传感器，超声波无接触测量方式，每池各一个， AC220V供电电源，四线制，量程：0-8M，4-20MA变送输出，仪表含有RS485 通讯接口，支持MODBUS RTU 通讯协议，信号传输至二级泵房PLC系统，并与净水车间一体化净水处理设备联动控制；该信号由二级泵房PLC传输中控室
3、仪表配电及防雷
本工程仪表电源由各自控系统供给，二线制、四线制仪表由PLC（或I/O）柜内24V电源模块供电。所有现场安装的在线仪表应配置完善的电源及信号防雷设施，所有仪表的外壳均应可靠接地，接地电阻≤4Ω。仪表信号电缆的屏蔽层应在PLC分站侧可靠接地。所有室外仪表均用仪表保护箱提供保护，防护等级为IP65，室内仪表根据实际情况安装仪表保护箱。
4、仪表电缆敷设
室内电缆沿室内电缆沟和桥架敷设，出沟（或桥架）部分穿钢管暗敷。室外电缆、光缆沿厂区电缆管道敷设，出电缆管道后穿钢管保护。在电缆管道内强、弱电电缆分管敷设。为提高仪表输出信号的抗干扰能力, 仪表的输出信号线选用屏蔽电缆, 电缆的屏蔽层应可靠接地。 工艺量检测仪表布置于现场靠近检测点处, 安装在露天的显示变送仪表装于仪表保护箱内或者建筑物屋檐下侧靠墙安装。
二、自动控制
1、系统结构
本工程自控系统分为三个层次，即设备层、控制层和管理层。
(1)设备层
净水车间：低压进线柜、变频柜、UPS、PLC 柜、电动阀、流量计、以及现场仪表。
二级加压泵房：低压进线柜、变频柜、电动阀、流量计、以及现场仪表。
高低压配电室：设备层由各种智能测控单元（带标准RS485 MODBUS RTU 总线接口）组成，包括低压配电系统的电量检测以及 RS485 MODBUS RTU 网络仪表、总线型在线仪表、PLC 子站等。
消毒间：由一体化净水设备厂家提供，要求成套厂家提供基于工业以太网通讯接口，通讯协议配套净水车间PLC系统的通讯协议。
(2)控制层
本工程控制层由 1 个PLC现场控制站构成，其中：
PLC主站由 PLC及 PLC 柜、人机界面（HMI）和控制系统动力配电柜（内含UPS）等组成。控制区域为整个水厂。
一级提升泵房及二级提升泵房，敷设信号线至净水车间PLC柜，通讯接口采用RJ45接口；通讯线路：PLC 以太网口---工业以太网线---至中控室光纤---中控室。
水厂消毒间 PLC 子站，自成一套系统，并根据二次加压泵房发送来的余氯自动调节加药量。
(3)管理层
生产管理层设置于净水厂中控室，监控设备有操作员站、工程师站，所有PLC主站、子站单模光口汇集到中空室机柜 ODF 机架，站与站之间干线光纤从中控室 ODF 机架用单模尾纤跳线连接。16个快速以太网接口工业交换机、网络激光彩色打印机及UPS等。本系统具有安全级别管理功能，在不同权限的授权下，操作员站、工程师站均可作为监控主机，对系统进行操作，优先级别由高到低依次为工程师站、操作员站。一般情况下在操作员站上实现工艺过程的全程监控。
另外，通过工业交换机的网络接口，可以实现控制中心和各 PLC 站的数据通讯。
2、系统功能
本工程中的动力设备控制分为手动和自控两种方式。
手动方式，设备操作通过现场操作箱开关、按钮、指示灯来完成。
在自控模式下有二种实现方式，现场集中控制和自动控制。
处于自控模式时，工艺参数在中控上位机可设置。
现场集中控制时由现场 PLC 以及 HMI 对所控区域以及相关区域控制对象进行控制。
自动控制则由中控室，对所有区域的设备运转状态进行监视，并可对允许远程操作的设备进行启停控制。
自动控制时自控系统根据各工艺参数检测值和状态，控制设备按照预定控制程序自动运行。二种控制方式可在现场测控终端操作员面板和控制室主机上根据不同的优先级进行转换，以满足实际工作中调试、检修和自动运行的需要。
各控制设备之间相对独立运行。现场控制 PLC 分站、设备控制单元出现故障时将自动退出，并通知上位机，最大限度不影响整个系统正常运行。
三、其他
1、消毒间自控系统由设备厂家配合安装，接入中央控制系统。
2、其他未说明之处，依据相关规范执行。
四、一体化净水设备自控图纸
以下是自来水厂一体化净水设备的相关自控图纸，供大家下载参考使用！此图纸来源于网络，经一体化净水设备厂家修正，仅供参考！
自来水厂一体化净水设备自控图纸.dwg-165055255255.PDF
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